[发明专利]一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统及其调控方法

说明书

一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统及其调控方法，系统包括设置在河道上的坝体、坝前水温分层型水库、以及下游河道，在坝体上设置有引水设施用于将水流引至下游河道；鱼道，该鱼道绕过坝体的并连通水库和下游河道；鱼道块，设置在鱼道的底壁上；引补水系统，连接所述水库和鱼道的补水段，用于从水库中取不同高程的水并引流至鱼道的补水段内；控制系统，与所述引补水系统系统控制连接，用于控制引补水系统的取水高度及补水流量、流速。利用库区水温分层现象，通过引补水控制系统实现过鱼通道精准分层取水和沿程补水，实现过鱼通道温度逐步变化，使通道出水口水温与河道水温接近，高效解决了水温分层型水库大坝鱼道水温与下泄水温差异大的问题。

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，特别是涉及一种过鱼通道，具体为一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统及其调控方法。

背景技术

拦河建筑物将河道分为上下两段，不但阻隔了鱼类通往上游和下游，也阻隔了上游大型漂浮性有机营养物质(如漂木)和船体通往下游。鱼道是帮助鱼类跨过大坝阻隔的连通拦河建筑物上下游的过鱼过水通道。

一些调节性能较好的高坝大库往往出现水温分层现象，在夏季，这种水库库表水温比库底水温高十几度，在冬季，这种水库库表水温比库底水温低。如论文《丰满水库水温的原型观测及分析》指出丰满水库最大垂向温差达到20℃(图1)；由于深层取水影响，5～7月，丰满电站下泄水温比坝址天然水温月平均低10.8℃；10～12月，丰满电站下泄水温比坝址天然水温月平均高7.9℃。鱼道是取库区表层水，而流向大坝下游的水来自取库区底层水的水电站发电尾水，这意味着具有水温分层现象的大坝，其鱼道水温与水电站发电尾水水温(坝下河道水温)存在明显差异。

温度是影响鱼类生活的环境因素之一，鱼类是变温动物,易受外界环境温度的影响，温度是影响鱼类呼吸和排泄等代谢活动最主要的因子(徐革锋等，2014)。鱼类体温与水的温差在0.5℃～1℃，不同品种鱼类的致死温度、临界温度和对温度骤变适应能力不同。虽然鱼适应的水温范围较广，但当鱼穿过不同温度的水体时，会产生应激反映；为了避免应激反应，鱼需要充分的时间来适应这种温度的变化，或者表现出规避行为，这也是有些鱼道诱集鱼效果差的主要原因。

以往鱼道工艺，聚焦于坡度、隔板形式，是从水流流量、流速角度出发，最终目的是为鱼类提供适宜的流速，并未考虑到鱼道进口(鱼道水流出口)与坝下河道存在水温分层现象(即鱼道进口周边与河道存在一条水温分界线)。

在现有技术中，授权公告号为CN111287156B的专利公开一种通过将加热的水注入鱼道实现鱼道进口水温升高0.5℃到1℃的目的，利用极小温差达到引鱼的目的；同样，授权公告号为CN111335276B的专利公开了一种通过加热线圈加热的水注入河道实现鱼道口附近的河道水温升高(0.5℃～1℃)来诱鱼的目的。然而，现有相关技术运行成本高，未考虑到水温分层型的水库大坝，即在夏季，其鱼道水温就比河道水温高很多这一情况，并未解决鱼类从与鱼道水体水温具有明显差异的河道水体穿过进入鱼道时产生的应激反映。

此外，在现有的鱼道结构和鱼道水流消能技术中，主要是通过鱼道内部设置的阻水挡板进行消能，以达到减缓鱼道水流流速目的，这导致鱼道被分隔成一级级池室，无法实现在全断面连通。如公开号为CN217378805U的专利，公开了一种在鱼道内部设置多个垂向隔板的生态型鱼道结构。而在自然河道中，水深有深有浅，为深潭、浅滩相间河道形态，这种深潭、浅滩相间的河流地貌，起到减缓流速的作用。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统及其调控方法，旨在解决上述技术问题。具体为，通过鱼道取库区不同温层的水减弱鱼道水体与河道水体温度差以降低鱼类面对不同温度水体产生的应激反应，从而实现提高鱼道进口诱鱼效率的目的；此外，通过补水水流对冲鱼道水流，实现鱼道无隔板消能，以提高鱼道通过率；同时提出的仿生态鱼道无垂向阻水挡板且具有积水深潭，可以适应鱼道不同流量变化，为鱼类和其他漂浮物体提供有效过坝通道，为鱼类提供适应不同来流流量的藏匿空间。